Котельные установки. Виды, устройство котельных
Разработка проекта автоматизации котельных выполняется на основании задания, составленного при выполнении теплотехнической части проекта. Общими задачами контроля и управления работой любой энергетической установки является обеспечение:
Выработки в каждый момент необходимого количества теплоты при определенных его параметрах давлении и температуре;
Экономичности сжигания топлива, рационального использования электроэнергии для собственных нужд установки и сведения потерь теплоты к минимуму;
Надежности и безопасности, т.е установления и сохранения нормальных условий работы каждого агрегата, исключающих возможность неполадок и аварий как собственно агрегата, так и вспомогательного оборудования.
Исходя из перечисленных выше задач и указаний, все контрольные приборы можно разделить на пять групп, предназначенных для измерения:
1. Расхода воды, топлива, воздуха и дымовых газов.
2. Давлений воды, газа воздуха, измерения разрежения в элементах и газоходах котла и вспомогательного оборудования.
3. Температур воды, воздуха и дымовых газов
4. Уровня воды в баках, деаэраторах и других емкостей.
5. Качественного состава газов и воды.
Вторичные приборы могут быть указывающими, регистрирующими и суммирующими. Для уменьшения числа вторичных приборов на тепловом щите часть величин собирают на один прибор с помощью переключателей; для ответственных величин на вторичном приборе отмечают красной чертой предельно допустимые значения их замеряют непрерывно..
Кроме приборов, выведенных щит управления, часто применяются местная установка контрольно-измерительных приборов: термометров для измерения температур воды; манометров для измерения давления; различных тягомеров и газоанализаторов.
Регулирование процесса горения в котле КВ-ТС-20 выполняется тремя регуляторами: регулятором тепловой нагрузки, регулятором воздуха и регулятором разряжения.
Регулятор тепловой нагрузки получает командный импульс от главного корректирующего регулятора, а также импульсы по расходу воды. Регулятор тепловой нагрузки воздействует на орган, регулирующий подачу топлива в топку.
Регулятор общего воздуха поддерживает отношение « топливо-воздух», получая импульсы по расходу топлива от датчика и по перепаду давления в воздухоподогревателе.
Постоянное разряжение в топке поддерживается с помощью регулятора в топке котла и воздействующего на направляющий аппарат дымососа. Между регулятором воздуха и регулятором разряжения имеется динамическая связь, задача которой заключается в подаче дополнительного импульса в переходных режимах, что позволяет сохранить правильный тягодутьевой режим в процессе срабатывания регулятора воздуха и разряжения.
Устройство динамической связи обладает направленностью действия, т. е. ведомым регулятором может быть только регулятор разряжения.
Слежение за расходом сетевой и питательной воды устанавливаются регуляторы питания.
Термометр расширения ртутный:
Промышленные ртутные термометры изготавливаются с вложенной шкалой и по форме нижней части с резервуаром бывают прямые типа А и угловые типа Б, изогнутые под углом 90є в сторону, противоположную шкале. При измерении температуры нижняя часть термометров полностью опускается в измеряемую среду, т.е. глубина погружения их является постоянной.
Термометры расширения являются показывающими приборами, располагаемыми по месту измерения. Принцип действия их основан на тепловом расширении жидкости в стеклянном резервуаре в зависимости от измеряемой температуры.
Термоэлектрический термометр:
Для измерения высоких температур с дистанционной передачей показаний применяются термоэлектрические термометры, работа которых основана на принципе термоэлектрического эффекта. Хромель - копелевые термоэлектрические термометры развивают термо - эдс, значительно превышающую термо - эдс других стандартных термоэлектрических термометров. Диапазон применения хромель - копелевых термоэлектрических термометров от - 50є до + 600є С. Диаметр электродов от 0,7 до 3,2 мм.
Трубчато - пружинный манометр:
Наиболее широкое применение для измерения избыточного давления жидкости, газа и пара получили манометры, обладающие простой и надежной конструкцией, наглядностью показаний и небольшими размерами. Существенными достоинствами этих приборов являются также большой диапазон измерений, возможность автоматической записи и дистанционной передачи показаний.
Принцип действия деформационного манометра основан на использовании деформации упругого чувствительного элемента, возникающей под влиянием измеряемого давления.
Весьма распространенным видом деформационных приборов, используемых для определения избыточного давления, являются трубчато - пружинные манометры, играющие исключительно важную роль в технических измерениях. Эти приборы изготавливают с одновитковой трубчатой пружиной, представляющую собой изогнутую по окружности металлическую упругую трубку овального сечения.
Один конец спиральной пружины соединен с шестеренкой, а другой закреплен неподвижно на стойке, поддерживающей передаточный механизм.
Под действием измеряемого давления трубчатая пружина частично раскручивается и тянет за собой поводок, приводящий в движение зубчато - секторный механизм и стрелку манометра, перемещающуюся вдоль шкалы. Манометр имеет равномерную круговую шкалу с центральным углом 270 - 300є.
Автоматический потенциометр:
Основной особенностью потенциометра является то, что в нем развиваемая термоэлектрическим термометром термо - э. д. с. уравновешивается (компенсируется) равным ей по величине, но обратным по знаку напряжением от источника тока, расположенного в приборе, которое затем измеряется с большой точностью.
Автоматический малогабаритный потенциометр типа КСП2 - показывающий и самопишущий прибор с длиной линейной шкалы и шириной диаграммной ленты 160 мм. Основная погрешность показаний прибора ±0,5 и записи ±0,1%.
Вариация показаний не превышает половины основной погрешности. Скорость движения диаграммной ленты может составлять 20, 40, 60, 120, 240 или 600, 1200, 2400 мм/ч.
Потенциометр питается от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Потребляемая прибором мощность 30 В ·А. Изменение напряжения питания на ±10% номинального не влияет на показания прибора. Допустимое значение температуры окружающего воздуха 5 - 50єС и относительной влажностью 30 - 80%. Габариты потонцеометра 240 х 320 х 450 мм. и масса 17 кг.
Деформационные электрические манометры рекомендуется устанавливать вблизи места отбора давления, закрепляя вертикально ниппелем вниз. Для манометров окружающий воздух может иметь температуру 5 - 60єС и относительную влажность 30 - 95 %. Они должны быть удалены от мощных источников переменных магнитных полей (электродвигателей, трансформаторов и т.д.)
Манометр содержит трубчатую пружину 1, закрепленную в держателе 2 с помощью втулки 3. К свободному концу пружины подвешен на рычаге 4 магнитный плунжер 5, расположенный в сидящем на держателе магнитомодуляционном преобразователе 6. Рядом с последним на откидном кронштейне закреплено усилительное устройство 7.
Прибор заключен в стальной корпус 8 с защитным кожухом 9, приспособленный для утопленного монтажа. Сообщение манометра с измеряемым давлением производится при помощи штуцера держателя, а подключение соединительных проводов посредством коробки зажимов 10. Манометр снабжен корректором нуля 11. Габариты прибора 212 х 240 х 190 мм. и масса 4,5 кг.
Манометры типа МПЕ могут применяться с одним или несколькими вторичными приборами постоянного тока: автоматическими электронными показывающими и самопишущими миллиамперметрами типов КСУ4, КСУ3,
КСУ2, КСУ1, КПУ1 И КВУ1, градуированными в единицах давления, магнитоэлектрическими показывающими и самопишущими миллиамперметрами типов Н340 и Н349,машинами центрального контроля и др. Автоматические электронные миллиамперметры постоянного тока отличаются от соответствующих автоматических потенциометров только включенным параллельно входу калиброванным нагрузочным резистором, падение напряжения на котором от протекающего тока манометра является измеряемой величиной.
Магнитоэлектрические миллиамперметры типов Н340 и Н349 имеют ширину шкалы и диаграммной ленты 100 мм. класс точности прибора 1,5. Диаграммная лента приводится в движение со скоростью 20 - 5400 мм/ч от синхронного микродвигателя, питаемого от сети переменного тока напряжением 127 или 220 В, частотой 50 Гц.
Габариты прибора 160 х 160 х 245 мм. и масса 5 кг.
Регулятор прямого действия:
Примером регулятора прямого действия является регулирующий клапан.
Клапан состоит из чугунного корпуса 1, закрытого снизу фланцевой крышкой 2, которая закрывает отверстие для спуска заполняющей клапан среды и для чистки клапана. В корпус клапана ввернуты седла 3 из нержавеющей стали. На седла садится плунжер 4 . Рабочие поверхности плунжера притерты к седлам 3.Плунжер соединен со штоком 6, который может поднимать и опускать плунжер. Шток ходит в сальниковом устройстве. Сальник уплотняет крышку 7, крепящуюся к корпусу клапана. Для смазки трущихся поверхностей штока в сальниковое устройство подается масло из масленки 5. клапаном управляет мембранно - рычажное устройство, состоящее из бугеля 8, мембранной головки 13, рычага 1 и грузов 16,17. В мембранной головке между верхней и нижней чашей зажата резиновая мембрана 15, опирающаяся на тарелку 14, посаженную на шток 9 бугеля. В штоке 9 закреплен шток 6. Шток бугеля имеет призму 12, на которую опирается рычаг 11, вращающийся на призменной опоре 10, закрепленной в бугеле 8.
В верхней чаше мембранной головки имеется отверстие, в котором закрепляется импульсная трубка, подводящая импульс давления к мембране. Под действием увеличенного давления мембрана прогибается и увлекает тарелку 14 и шток бугеля 9 вниз. Усиление, развиваемое мембраной, уравновешивается грузами 16 и 17, подвешенными на рычаге. Грузы 17 служат для грубой регулировки заданного давления. С помощью груза 16, перемещающегося вдоль рычага, производят более точную регулировку клапана.
Давление на мембранную головку передается непосредственно регулируемой средой.
Исполнительный механизм:
Для регулирования потока жидкости, газа или пара в технологическом процессе служат регулирующие органы. Перемещение регулирующих органов осуществляется исполнительными механизмами.
Регулирующие органы и исполнительные механизмы могут быть в виде двух отдельных агрегатов, связанных между собой с помощью тяг рычагов или тросов, или в виде комплектного устройства, где регулирующий орган жестко связан с исполнительным механизмом и образует моноблок.
Исполнительный механизм, получая команду от регулятора или от командного аппарата, управляемого человеком, преобразуют эту команду в механическое перемещение регулирующего органа.
Механизм электрический, однооборотный, предназначен для перемещения регулирующих органов в системах релейного регулирования и дистанционного управления. Механизм воспринимает электрическую команду, представляющую собой трехфазное напряжение сети 220 или 380 В. Команда может подаваться с помощью магнитного контактного пускателя.
Исполнительный механизм состоит из электродвигательной части
I - сервопривода и колонки управления, II блок сервопривода. Сервопривод состоит из трехфазного асинхронного реверсивного двигателя 3 с короткозамкнутым ротором. С вала двигателя момент вращения передается на редуктор 4, состоящий из двух ступеней червячной передачи. На входной вал редуктора насаживается рычаг 2, который с помощью штанги сочленяется с регулирующим органом.
Вращая ручной маховик 1, при ручном управлении можно повернуть выходной вал редуктора без помощи электродвигателя. При ручном управлении маховиком механическая передача от электродвигателя к маховику разъединяется.
Регулирующий орган предназначен для изменения расхода регулируемой среды, энергии или каких - либо других величин в соответствии с требованиями технологии.
В тарельчатых клапанах запирающая и дросселирующая поверхность выполняется плоской. У клапана с гладкими рабочими поверхностями пробочного типа, характеристика линейная, т. е. пропускная способность клапана прямо пропорциональна ходу плунжера.
Регулирование осуществляется за счет изменения проходного сечения путем поступательного перемещения шпинделя при вращении маховика при помощи рычага, сочленяемого через штангу с электрическим исполнительным механизмом.
Запорными органами клапаны служить не могут.
Контрольный пускатель:
Пускатели ПМТР - 69 выполняют на базе магнитных реверсивных контактов, каждый из которых имеет три нормально разомкнутых силовых контакта, включенных в цепь питания электродвигателя. Кроме того, пусковое устройство имеют тормозное устройство, выполненного на базе электрического конденсатора и подключаемые через размыкающие контакты к одной из статорных обмоток электродвигателя. При замыкании любой группы силовых контактов размыкаются вспомогательные контакты и конденсатор отключается от электродвигателя, двигаясь по инерции, взаимодействует с остаточным магнитным полем статора и наводит в его обмотках эдс.
Вспомогательные контакты, замыкая цепь статорной обмотки конденсатора, создают в статоре собственное магнитное поле ротора и статора вызывает противодействующий вращению тормозной эффект, который препятствует выбегу исполнительного механизма. Основным недостатком пускателей является невысокая надежность (подгорание контактов, замыкание).
Блок имеет три токовых и один по напряжению входы. Блок Р - 12 состоит из основных узлов: входных цепей ВхЦ, усилителей постоянного тока УПТ 1 и УПТ 2, блока ограничения МО, при этом УПТ 2 позволяет получать на выходе один токовый сигнал и дополнительный сигнал по напряжению. Блок Р - 12 получает питание от блока БП, на который поступает дополнительный сигнал от блока управления БУ.
Сигнал от датчика поступает на узел входных цепей, куда подается также сигнал задающего устройства I зу. Далее сигнал рассогласования у идет на усилитель постоянного тока УПТ 1, проходя через сумматор, где формируются сигналы рассогласования от входных цепей и обратной связи. Блок ограничения ОМ сигнала обеспечивает дальнейшее его преобразования, ограничивая сигнал по минимуму и максимуму. Усилитель УПТ 2 является окончательным блоком усиления. Блок обратной связи МД получает сигнал с выхода усилителя УПТ 2 и обеспечивает плавное переключение цепей с ручного управления на автоматическое. Блок обратной связи МД обеспечивает формирование сигнала управления в соответствии с П -, ПИ - или ПИД законами регулирования.
Технологическая защита.
Во избежание аварийных режимов системы управления оборудованием при чрезмерных отклонениях параметров и для обеспечения безопасности работы снабжают устройствами технологических защит.
В зависимости от результатов воздействия на оборудование защиты подразделяют: на производящие остановку или отключение агрегатов; переводящие оборудование в режим пониженных нагрузок; выполняющие локальные операции и переключения; предотвращающие аварийные ситуации.
Устройства защит должны быть надежными в предаварийных и аварийных ситуациях, т. е. в действиях защит должны отсутствовать отказы или ложные срабатывания. Отказы в действиях защит приводят к несвоевременному отключению оборудования и дальнейшему развитию аварии, а ложные срабатывания выводят оборудование из нормального технологического цикла, что снижает эффективность его работы. Для удовлетворения этих требований используют высоконадежные приборы и устройства, а также соответствующие построения схем защиты.
В защиты входят источники дискретной информации датчики, контактные приборы, вспомогательные контакты, логические элементы и релейная цепь управления. Срабатывание защит должно обеспечить однозначность действия, при этом перевод оборудования в рабочий режим после его защитой осуществляется после проверки и устранения причин, вызвавших срабатывание.
При проектирование тепловых защит котлов, турбин и другого теплового оборудования предусматривают так называемый приоритет действия защит, т. е. выполнение в первую очередь операций для той из защит, которая вызывает большую степень разгрузки. Все защиты имеют независимые источники питания и возможность фиксации причин срабатывания, а также световую и звуковую сигнализации.
Технологическая сигнализация.
Общие сведения о сигнализации.
Технологическая сигнализация, входящая в систему управления, предназначена для оповещения оперативного персонала о недопустимых отклонениях параметров и режима работы оборудования.
В зависимости от требований, предъявляемых к сигнализации, ее условно можно разделить на несколько видов: сигнализация, обеспечивающая надежность и безопасность работы оборудования; сигнализация, фиксирующая срабатывания защит оборудования и причин срабатывания; аварийная сигнализация, оповещающая о недопустимых отклонениях основных параметров и требующая немедленного останова оборудования; сигнализация неисправности электропитания различного оборудования и аппаратуры.
Все сигналы поступают на световые и звуковые приборы блочного щита управления. Звуковая сигнализация бывает двух видов: предупредительной (звонок) и аварийной (сирена) .
Световую сигнализацию изготавливают в двухцветном исполнении (красные или зеленые лампочки) или с помощью светящихся табло, на которых указывается причина срабатывания сигнализации.
Вновь поступившие сигналы на фоне уже контролируемых оператором могут остаться незамеченными, поэтому схемы сигнализации строят так, чтобы новый сигнал выделялся миганием.
Функциональная схема устройства сигнализации.
Схема сигнализации получает питание от источника постоянного тока ИП, что повышает их надежность. Сигнал включения СВ сигнализации подается на блок релейного прерывания сигнала БРП, а затем параллельно на световое табло СТ и звуковое устройство ЗУ. При этом в БРП схема выполнена так, что обеспечивает прерывистое свечение на табло и постоянный звуковой сигнал.
После приема сигнала и снятия звука схема должна быть готовой к принятию следующего сигнала, независимо от того, вернулся ли сигнализирующий параметр к своему номинальному значению.
Каждый световой сигнал должен сопровождаться звуковым для привлечения внимания обслуживающего персонала.
Средства сигнализации.
Электронно-контактный манометр.
Для измерения и сигнализации давления применяется манометр типа ЭКМ с трубчатой пружиной. Манометр имеет корпус диаметром 160 мм. с задним фланцем и радиальный штуцер. Прибор содержит стрелку 1, задающие сигнальные стрелки 2 и 3 (минимальную и максимальную), устанавливаемые на заданные значения давлений при помощи ключа. Коробку 4 с зажимами для присоединения к прибору цепи сигнализаций. Механизм манометра заключен в корпус 5. Прибор сообщается с измеряемой средой через штуцер 6.
При достижении любого из заданных придельных давлений контакт, связанный с указательной стрелкой, соприкасается с контактом, расположенным на соответствующей сигнальной стрелке, и замыкает цепь сигнализации. Контактное устройство питается от сети постоянного или переменного тока, напряжением 220 В.
Устанавливаемые для наблюдения за правильной работой и безопасной эксплуатацией котлов, условно делятся на две основные категории: показывающие и регистрирующие
показывая применяют тогда, когда допускаются периодические записи режима работы котла. Регистрирующие приборы применяются для постоянного определения параметров работы агрегата или за любой промежуток ча асу.
Все как показывая, так и регистрирующие контрольно-измерительные приборы устанавливаются на щитке управления котла, удобном для наблюдения за их показателями, определяющими режим работы котла
Контрольно-измерительные приборы служат для систематического контроля за такими величинами и параметрами котла:
температурой и давлением перегретого пара на выходе;
давлением пара в котле и температурой воды, питающей котел;
уровнем воды в котле;
количеством воды, поступающей в котел, и количеством пара, продукции;
разрежением в топке копта и перед димовсмоктувачем;
температурой и давлением воздуха до и после воздухоподогревом;
Для измерения избытка давления используются различной конструкции манометры, циферблат которых должно быть в вертикальной плоскости или с наклоном вперед до 30 °. На циферблате манометра наносят красную черту за давлением, соответствующий высшем допустимом рабочем давлении для конкретного котельного агрегата. Манометры должны проходить раз в 6 месяцев контрольную проверку, быть исправными и опломбированнымми.
Для чего вводится автоматическое управление котельными агрегатами?
Автоматическое управление котельным агрегатом вводится для регулирования тепловых процессов и поддержания заданных количественных и качественных показателей производственного процесса
Для выработки пара необходима соответствующая количество топлива, воды и воздуха, которые должны отвечать объема производства и меняться вместе с изменением потребления пара
Автоматика безопасности позволяет автоматически менять режим подачи топлива, воздуха и воды. При изменении режима работы или неисправной работе отдельных устройств котла автоматически отключается подача газа па альникв.
Основными элементами безопасности является предохранительные клапаны. Они автоматически срабатывают, если давление в котле повышается выше допустимый уровень
По принципу действия предохранительные клапаны бывают рычажно-грузовые, рычажно-пружинные и пружинные; по конструктивному исполнению - открытыми или закрытыми. Они устанавливаются на котле спаренной или одиночно снабжаются устройствами, которые защищают персонал от ожогов при их срабатывании, а также сигнальными устройствами для подачи сигнала при выходе пари.
Автоматикой предусмотрены специальные пусковые приборы для безопасного розжига котлов, которые допускают подачу газа в газопровод только при наличии в топке пламени перед рабочими горелками, а краны пе еред горелками и на сбросе в атмосферу, закрыт.
Автоматика безопасности осуществляет контроль за процессом горения и нагрев воды в котле. В случае нарушения нормальной работы котла и его параметров, контролирующие приборы действуют на предохранительную систему и откл. Люча подачу газа к котлуа.
Перед пуском котельных агрегатов в работу, приборы автоматики должны быть проверенными и отрегулированными соответствии с заданным режимом работы
Что относится к арматуре котельных установок?
соответствии с требованиями безопасности на всех котлах паропроизводительностью 2 т / ч и выше устанавливается арматура, к которой относятся указатели уровня воды, которые контролируют уровень воды. Указатели уровня воды присоединяют ься к котлу с помощью верхней и нижней трубы, которые включены в паровой и водяной простыер.
На водоуказательных приборов устанавливается указатель с надписью"Нижний уровень воды"Он должен быть на 50 мм ниже нормального уровня и не менее, чем на 25 мм выше нижней видимой. Кромки стекла
Указатель"Верхний уровень воды"устанавливается на 50 мм выше нормального уровня в котле и не менее, чем на 25 мм ниже верхней видимой кромки стекла
Кроме приведенного, на котлах устанавливают автоматические звуковые и световые сигнализаторы верхнего и нижнего уровня воды, а также приборы безопасности, которые автоматически прекращают подачу тепла в котел при низ ькому или высоком уровне воды или при высоком давлении пар.
Котельные установки размещают для снижения затрат и повышения эффективности. Все оборудование делят на основное и вспомогательное. Котельные установки могут быть расположены в одном или нескольких помещениях на предприятии.
Основное и вспомогательное оборудование
– это сооружение или отдельное помещение, в котором нагреваются жидкости или теплоносители, участвующие в производстве, отоплении и выпуске продукции. Теплоноситель из котельной может поступать в пункты назначения по теплотрассе и трубопроводам.
Котельное оборудование бывает трёх видов:
- отопительное;
- производственно – отопительное;
- энергетическое.
Оборудование, лежащее в основе, почти не меняется. В состав котла входят водяной экономайзер, топка, прогреватель воздуха и пара, гарнитура. Для удобства обслуживания котельные установки оснащаются лестницами и площадками.
Вспомогательное оборудование котельной:
- оборудование для тяги;
- контроллеры;
- трубопроводы;
- системы автоматизации;
- аппараты для подготовки воды;
- другое оборудование, помогающее в производстве.
Процесс работы котельной на предприятии:
- С помощью оборудования и с помощью обслуживающего персонала в топку загружается топливо.
- Воздух, необходимый для горения, прогревается в воздухонагревателе для достижения экономии расхода топлива.
- Процесс горения топлива обеспечивает приток воздуха. Кислород поступает естественным путем через колосниковую решетку или с помощью дутьевого вентилятора.
- Продукты горения поступают в отдельную полость, где остывают, и выводятся через дымоход с помощью
- Вода, пройдя несколько степеней очистки, поступает в
- При нагреве вода испаряется, скапливается в барабане и поступает в паровой коллектор, после чего распределяется по точкам раздачи через трубопроводы для нужд отопления.
Таким образом работает паровой котел, и получается пар, используемый в производстве и отоплении. Экономия достигается путем автоматизации процессов, для подачи или перекрытия жидкостей и пара используются коллекторы и контроллеры.
Автоматизация процессов
Котельная автоматика – это сложный процесс, он позволяет сократить человеческие трудозатраты и повысить уровень безопасности на предприятии . Основная работа сводится к постоянному отслеживанию контроллера. Диспетчер должен постоянно следить за показателями и задавать нужные параметры для разных технологических этапов производства с помощью контроллера и пульта.
Читайте также: Блочно-модульная котельная
В случае аварийных ситуаций или экстренного прекращения подачи одного из элементов производства (воды, масла, электроэнергии) на пульт к диспетчеру выводится сигнал о появлении неполадки . Диспетчер обязан вовремя среагировать и включить световое или звуковое оповещение. При автоматизации котельное оборудование должно отключиться самостоятельно; для продолжения работы на производстве обычно используют заменяющую, резервную технику.
Контроллер или блок управления – это основа всей системы автоматизации отопления. Контроллер отвечает за все процессы и работы автоматики. Контроллером можно управлять дистанционно, с помощью пульта и даже сотового телефона. С помощью «умного» блока можно вести различные журналы с отслеживанием показателей и после сделать анализ по динамике отопления.
Для регулирования и оптимизации функционирования котловых агрегатов технические средства стали применяться еще на начальных этапах автоматизации промышленности и производства. Сегодняшний уровень развития этого направления позволяет значительно повысить рентабельность и надежность котельного оборудования, обеспечить безопасность и интеллектуализацию труда обслуживающего персонала.
Задачи и цели
Современные системы автоматизации котельных способны гарантировать безаварийную и эффективную эксплуатацию оборудования без непосредственного вмешательства оператора. Функции человека сводятся к онлайн-мониторингу работоспособности и параметров всего комплекса устройств. Автоматизация котельных решает следующие задачи:
Объект автоматизации
Как объект регулирования является сложной динамической системой со множеством взаимосвязанных входных и выходных параметров. Автоматизация котельных осложняется тем, что в паровых агрегатах очень велики скорости протекания технологических процессов. К основным регулируемым величинам относят:
- расход и давление теплоносителя (воды или пара);
- разряжение в топке;
- уровень в питательном резервуаре;
- в последние годы повышенные экологические требования предъявляются к качеству приготавливаемой топливной смеси и, как следствие, к температуре и составу продуктов дымоудаления.
Уровни автоматизации
Степень автоматизации задается при проектировании котельной или при капитальном ремонте/замене оборудования. Может лежать в диапазоне от ручного регулирования по показаниям контрольно-измерительных приборов до полностью автоматического управления по погодозависимым алгоритмам. Уровень автоматизации в первую очередь определяется назначением, мощностью и функциональными особенностями эксплуатации оборудования.
Современная автоматизация работы котельной подразумевает комплексный подход - подсистемы контроля и регулирования отдельных технологических процессов объединяются в единую сеть с функционально-групповым управлением.
Общая структура
Автоматизация котельных выстраивается по двухуровневой схеме управления. К нижнему (полевому) уровню относятся приборы локальной автоматики на базе программируемых микроконтроллеров, реализующие техническую защиту и блокировку, регулировку и изменение параметров, первичные преобразователи физических величин. Сюда же причисляют и оборудование, предназначенное для преобразования, кодирования и передачи информационных данных.
Верхний уровень может быть представлен в виде графического терминала встроенного в шкаф управления или автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера. Здесь отображается вся информация, поступающая от микроконтроллеров нижнего уровня и датчиков системы, и производится ввод оперативных команд, регулировок и уставок. Кроме диспетчеризации процесса решаются задачи оптимизации режимов, диагностики технического состояния, анализа экономических показателей, архивирования и хранения данных. При необходимости информация передается в общую систему управления предприятием (MRP/ERP) или населенным пунктом.
Современный рынок широко представлен как отдельными приборами и устройствами, так и комплектами автоматики отечественного и импортного производства для паровых и водогрейных котлов. К средствам автоматизации относят:
- оборудование управления розжигом и наличия пламени, запускающее и контролирующее процесс горения топлива в топочной камере котлоагрегата;
- специализированные сенсоры (тягонапоромеры, датчики температуры, давления, газоанализаторы и т. д.);
- (электромагнитные клапаны, реле, сервоприводы, частотные преобразователи);
- панели управления котлами и общекотельным оборудованием (пульты, сенсорные мнемосхемы);
- шкафы коммутации, линии связи и энергообеспечения.
При выборе управления и контроля наиболее пристальное внимание следует уделить автоматике безопасности, исключающей возникновение нештатных и аварийных ситуаций.
Подсистемы и функции
Любая котельной включает в себя подсистемы контроля, регулирования и защиты. Регулирование осуществляется путем поддержания оптимального режима горения заданием разряжения в топке, расхода первичного воздуха и параметров теплоносителя (температуры, давления, расхода). Подсистема контроля выводит фактические данные о функционировании оборудования на человеко-машинный интерфейс. Приборы защиты гарантируют предотвращение аварийных ситуаций при нарушении нормальных условий эксплуатации, подачу светового, звукового сигнала или останов котлоагрегатов с фиксацией причины (на графическом табло, мнемосхеме, щите).
Коммуникационные протоколы
Автоматизация на базе микроконтроллеров сводит к минимуму использование в функциональной схеме релейных коммутаций и контрольных электролиний. Для связи верхнего и нижнего уровней АСУ, передачи информации между датчиками и контроллерами, для трансляции команд на исполнительные устройства используют промышленную сеть с определенным интерфейсом и протоколом передачи данных. Наибольшее распространение получили стандарты Modbus и Profibus. Они совместимы с основной массой оборудования, используемого для автоматизации объектов теплоснабжения. Отличаются высокими показателями достоверности передачи информации, простыми и понятными принципами функционирования.
Энергосберегающие и социальные эффекты автоматизации
Автоматизация котельных полностью исключает возможность аварий с разрушением капитальных строений, гибелью обслуживающего персонала. АСУ способна круглосуточно обеспечить нормальное функционирование оборудования, свести к минимуму влияние человеческого фактора.
В свете непрерывного роста цен на топливные ресурсы не последнее значение имеет и энергосберегающий эффект автоматизации. Экономия природного газа, достигающая до 25 % за отопительный сезон, обеспечивается:
- оптимальным соотношением "газ/воздух" в топливной смеси на всех режимах работы котельной, коррекцией по уровню содержания кислорода в продуктах сгорания;
- возможностью индивидуальной настройки не только котлов, но и ;
- регулированием не только по температуре и давлению теплоносителя на входе и выходе котлов, но и с учетом параметров окружающей среды (погодозависимые технологии).
Кроме того, автоматика позволяет реализовать энергоэффективный алгоритм отопления нежилых помещений или зданий, не используемых в выходные и праздничные дни.
Контрольно-измерительные приборы (или КИП) и автоматика — это технические средства, предназначенные для измерения данных, контроля, регулирования и управления различных приборов и систем.
В зависимости от целей и предназначения выполняют функции по измерению и контролю параметров тепловых, энергетических и механических характеристик, выявление химических составов, физических состояний веществ.
Такие приборы используются как индикаторы, регуляторы, всевозможные датчики, могут иметь исполнительный принцип действия, контролировать функции устройств.
Современные КИП и средства автоматики являются незаменимой частью для эффективного производства и обслуживания устройств для работы организаций.
Установка данных приборов повышает качество оборудования, обеспечивает надежную, интеллектуальную и контролируемую работу всех необходимых устройств. Приборы также осуществляют контроль за безопасным функционированием оборудования, в случае сбоев автоматика осуществляет выключение и перезапуск устройств, в тех случаях, когда это технически возможно осуществить.
Контрольно-измерительные приборы принято классифицировать по параметрам работы и функциональному предназначению:
- род измеряемой величины — это устройства для определения температурных показателей, давления, составов, расходов энергии;
- способ получения данных — приборы дающие показатели, регулирующие, регистрирующие;
- метрологическое назначение — рабочие, образцовые, эталонные;
- расположение — монтаж на оборудовании или являются дистанционными.
Установка и обслуживание
Установка КИП должна осуществляться специалистом прошедшим аттестацию. Таким специалистов является слесарь по работе с КИП и автоматикой.
Приборы и автоматика монтируется согласно правилам техники безопасности, эксплуатации электроустановок, инструкциям и нормам промышленной безопасности. В зависимости от возможностей приборов, устройства устанавливаются непосредственно при оборудовании, либо дистанционно. Последний вариант позволяет контролировать работу всех технических установок на расстоянии.
Техническое обслуживание КИП и автоматики осуществляется согласно инструкциям по эксплуатации приборов. Обслуживание позволяет выполнять профилактический контроль, восстановление приборов.
Техническое обслуживание подразумевает проверку работы приборов, выведение точных данных, выполнение основных функций. Данные меры позволяют выявить выход из строя автоматики, осуществить необходимый ремонт, либо замену частей КИПов. Это особенно важно для приборов, отвечающих за безопасность эксплуатации оборудования и систему сигнализации.
КИП и автоматика для котельной
В современных реалиях работа котельной должно осуществляться минимальным вовлечением человека в процесс. Для этого котельное оборудование снабжают прибора контроля тепла, устанавливают автоматику по регулированию и управлению процессами, а также обеспечивают помещение и установки защитным оборудованием и устройствами сигнализации.
КИП котлов и автоматика должны помогать осуществлять и контролировать основные функциональные процессы оборудования.
В первую очередь, это создание необходимого количества тепла. Работа котла осуществляется при наличии источника энергии, топлива, КИП и система автоматики позволяют уменьшить расход потребления топлива, при этом поддерживая оптимальные условия для работы котельной. С помощью приборов упрощается безопасный процесс работы оборудования, происходит контроль всех частей котельного оборудования.
Работа котельной может осуществляться в полном автоматическом режиме. Управление и задание необходимых режимов осуществляется дистанционно. Если котельное оборудование не предназначено для автоматической работы, обслуживающий персонал должен быть ознакомлен со всеми особенностями работы и снятия показаний по КИПам, для контроля необходимого режима работы оборудования. Режим работы, в зависимости от целей, может быть постоянным, а могут периодически изменяться требуемые параметры.
Монтаж КИП позволяет облегчить обслуживание котельных установок. Работа приборов и автоматики позволяет оптимальным образом контролировать оборудование. При заданных условиях и контроле автоматики котел моет работать не на полную мощность, а только на параметрах, которые способствуют оптимальному решению и выполнению необходимых задач.
ООО «ГОРИНКОМ» предоставляет спектр услуг по монтажу и техническому обслуживанию КИП и систем автоматики.
Квалифицированные специалисты имеют большой опыт в работе с приборами обеспечивающие контроль, измерения, управления, а также другие функции связанные с работой оборудования.
